第六章同步電機(jī)

1、1第六章第六章 同步電機(jī)同步電機(jī) 一、 三相異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行和同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 1、理由 轉(zhuǎn)子電流既可感應(yīng)產(chǎn)生，也可由傳導(dǎo)產(chǎn)生 2、實(shí)現(xiàn)方法第一節(jié) 三相同步電動(dòng)機(jī)2 如圖 3、原理分析 Iax=Iyb+Izc Iyb=Izc=Iby =Icz = Iax 交流電流t=0時(shí) iax=Imcost=Imcos0=Im iby=Imcos(t120)=Imcos120= Im icz=Imcos(t+120)=Imcos120= Im212121直流電流磁場(chǎng)與交流 電 流t=0建立的磁場(chǎng)相同3轉(zhuǎn)子繞組作轉(zhuǎn)子繞組作“兩并一串兩并一串”聯(lián)接，聯(lián)接，并且通入直流后所建立的磁動(dòng)并且通入直流后所建立的磁

2、動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)的基波分布圖勢(shì)和磁場(chǎng)的基波分布圖axmiIby12miI cz12miI 4 注：異步電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行可看做異步電動(dòng)機(jī)的一種特殊狀態(tài)，s=0，f2=0。 結(jié)論：采用雙邊勵(lì)磁的方式可以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行55.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件一、主要部件1. 定子（電樞）定子（電樞）2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊成。由硅鋼片疊成。對(duì)稱三相繞組。對(duì)稱三相繞組。(1)定子鐵心：定子鐵心：(2)定子繞組：定子繞組：(3)機(jī)座和端蓋等。機(jī)座和端蓋等。(1)轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心： 由整塊鑄（鍛）鋼制成。由整塊鑄（鍛）鋼制成。(2)勵(lì)磁繞組：勵(lì)磁繞組： 工作時(shí)施加直流勵(lì)磁。

3、工作時(shí)施加直流勵(lì)磁。(3)阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。阻尼繞組阻尼繞組第第5章章 同步電機(jī)的基本理論同步電機(jī)的基本理論二、勵(lì)磁方式二、勵(lì)磁方式1. 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 勵(lì)磁繞組由小型直流發(fā)電機(jī)供電。勵(lì)磁繞組由小型直流發(fā)電機(jī)供電。2. 靜止整流器勵(lì)磁靜止整流器勵(lì)磁 交流勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)整流整流直流電直流電3. 旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁 交流勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)整流整流直流電直流電勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組。電刷電刷集電環(huán)集電環(huán)勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組。 5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1. 按能量轉(zhuǎn)換的方式不同：按能量轉(zhuǎn)換的方式不同： 同步發(fā)動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。同步發(fā)動(dòng)機(jī)、

4、同步電動(dòng)機(jī)。2. 按相數(shù)的不同按相數(shù)的不同: 三相、單相。三相、單相。3. 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同：按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同：隱極式、凸極式隱極式、凸極式。三、主要種類三、主要種類NS+3 3 +NS5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)凸極式凸極式隱極式隱極式V1V2W2W1U1U2NS直軸直軸交交軸軸勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)水輪機(jī)水輪機(jī) 臥式、立式。臥式、立式。5. 按原動(dòng)機(jī)的不同：按原動(dòng)機(jī)的不同： 汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)。4. 按安裝方式的不同：按安裝方式的不同：5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)

5、構(gòu)小浪底電站水輪機(jī)組安裝小浪底電站水輪機(jī)組安裝5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三峽電站首臺(tái)機(jī)組安裝三峽電站首臺(tái)機(jī)組安裝5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)水力發(fā)電水力發(fā)電5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠勵(lì)勵(lì)磁磁機(jī)機(jī)發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)汽汽輪輪機(jī)機(jī)5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)燃燃燒燒室室燃燃料料鍋爐的鍋爐的爐膛爐膛循環(huán)水循環(huán)水汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)3 000 r/min升壓變升壓變壓器壓器超熱高壓蒸汽超熱高壓蒸汽電能輸出電能輸出電能的產(chǎn)生電能的產(chǎn)生5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 熱

6、電廠熱電廠1 煤傳送帶煤傳送帶2 加煤機(jī)加煤機(jī)3 粉碎機(jī)粉碎機(jī)4 鍋爐鍋爐5 煤渣煤渣6 空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器 7 靜電除塵靜電除塵8 煙囪煙囪9 汽輪機(jī)汽輪機(jī)10 冷凝器冷凝器11變壓器變壓器12 冷卻塔冷卻塔13 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)14 輸電線輸電線5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)三相同步電機(jī)5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 更多的圖片更多的圖片 三相同步電機(jī)三相同步電機(jī)5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 更多的圖片更多的圖片 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 更多的圖片更多的圖片 小型

7、同步電機(jī)小型同步電機(jī)5.2 三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 更多的圖片更多的圖片 22 三、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及相量圖 1、磁動(dòng)勢(shì)種類及特點(diǎn) Fa+Ff 兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng) 負(fù)載時(shí)合成氣隙磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化 2、運(yùn)行分析 分析方法：疊加原理磁路線性氣隙大 電磁關(guān)系： 轉(zhuǎn)子-勵(lì)磁 定子-電樞23 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 電樞反應(yīng)電抗Xa 與漏抗 X合并用同步電抗Xt 表示。 Xt= X+ Xa 相矢圖：如右圖aaaaRIXI jXI jERIEEEU00不計(jì)凸極效應(yīng)時(shí)同不計(jì)凸極效應(yīng)時(shí)同步電動(dòng)機(jī)矢量圖步電動(dòng)機(jī)矢量圖24 3、凸極效應(yīng) 分析方法：考慮到凸極效應(yīng)，為了便于分析，采用所謂雙反應(yīng)理論，即把電

8、樞磁動(dòng)勢(shì)矢量 Fa 分解成d分量和q分量。凸極式同步電凸極式同步電動(dòng)機(jī)的矢量圖動(dòng)機(jī)的矢量圖 前提：線性 電磁量的分解：qdIIIaqadaFFFaddadXI jEaqqaqXI jE25 凸極同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 直軸同步電抗Xd=Xad+X 交軸同步電抗Xq=Xaq+XaqadaFFF凸極式同步電動(dòng)機(jī)凸極式同步電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)分布的電樞磁動(dòng)勢(shì)分布波及其磁密分布波波及其磁密分布波aqqddRIXI jXI jEU026 四、運(yùn)行特性 定義：在U=UN，If=常數(shù)的情況下，Te、I、cos、n與輸出功率P2之間的關(guān)系，即Te=f(P2)、I =f(P2) 、cos=f(P2) 、=f(

9、P2) 、n=f(P2) 。 但僅有以上描述不足，須有以下才能全面了解同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 （一）功角特性和V 形曲線 1、功角特性 功率與電磁轉(zhuǎn)矩：P1=Pe+pcua Pe=P2+(pFe+pmech+p)= P2+ p0 Te= T2+ T0 pcua為定子銅耗s與n無關(guān)27 功角特性表達(dá)式： 忽略定子電阻，有 PeP1=mUIcos mUIcos() =mUIcoscos+ mUIsinsinsincos0UxIUExIqqdd考慮凸極效應(yīng)，不計(jì)定子電阻考慮凸極效應(yīng)，不計(jì)定子電阻的同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)相量圖的同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)相量圖20e11sinsin22dqdUEUPmmXXX eePP

10、 20e11sinsin22dssqdUEUTmmXXX eeTT 附加分量基本分量28 為功率角 為內(nèi)功率因數(shù)角 為功率因數(shù)角 （或 ）稱為基本分量； （或 ）稱為附加分量； 功角特性圖：當(dāng)電源電壓U=UN ，勵(lì)磁電流不變時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率（或電磁轉(zhuǎn)矩）與功率角的關(guān)系如右圖所示。eP ePeT eT29 附加分量產(chǎn)生的原因 A.結(jié)構(gòu)須為凸極式 B.旋轉(zhuǎn)磁極的磁回路總是經(jīng)過磁阻最小的路徑30 功率角的范圍 A.空載運(yùn)行時(shí) P2=00sin0etsUETmX 0eMtsUETmX理想空載理想空載電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)行p0=0sin00 B.負(fù)載運(yùn)行時(shí) P2 Pe 當(dāng)=90時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩最大值 （

11、隱極式） 當(dāng)P2 90時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn) =259031 由Pe和Te的計(jì)算式改變If，可以改變Pe和Te 負(fù)載突增時(shí)，增加If，提高電機(jī)的穩(wěn)定性，避免失步 2、V形曲線 定義：當(dāng)電源U=UN、f=fN，在輸出功率P2=不變時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If ，定子電流I 會(huì)相應(yīng)地變化，I=f(If) 曲線形狀像英文字母V，稱為V 形曲線。 產(chǎn)生原因：恒功率、變勵(lì)磁、不恒功率、變勵(lì)磁、不計(jì)凸極效應(yīng)時(shí)同步電計(jì)凸極效應(yīng)時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)相量圖動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)相量圖 A.簡(jiǎn)化相量圖：如右圖 B.電磁關(guān)系： P1=mUIcos=m sin =常數(shù) Icos=常數(shù)， E0sin =常數(shù)tXUE03233 在If=If1時(shí)， I

12、f0E0 I ，但I(xiàn)cos=常數(shù) 超前 If0E0 I ，但I(xiàn)cos=常數(shù) 滯后 結(jié)論：改變If ，可改變cos的大小和性質(zhì)E0sin =常數(shù)34 （二）轉(zhuǎn)速特性及起動(dòng)步驟 1、從功角特性分析同步運(yùn)行原理 =(s)t+0 平均轉(zhuǎn)矩：02002sin112sintXXUmtXUEmTsdqsssde無平均電磁無平均電磁轉(zhuǎn)矩的情況轉(zhuǎn)矩的情況 00TeeavdttTT35與其它起動(dòng)方法。機(jī)不能起動(dòng)。必須借助轉(zhuǎn)矩，電能產(chǎn)生恒定方向的電磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以不與轉(zhuǎn)子磁網(wǎng)，這時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)勵(lì)磁電流后直接投入電動(dòng)機(jī)通入換。如將靜止的同步電穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)矩，止時(shí)，才能得到平均電與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)靜旋轉(zhuǎn)

13、磁場(chǎng)而產(chǎn)生的。只有在定子與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是由定子電流建立的旋同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩36備多，操作復(fù)雜?？蛰d起動(dòng)，而且所需設(shè)，這種方法只適合于并切斷輔助電動(dòng)機(jī)電源電源）將其投入電網(wǎng)，（自整步：給勵(lì)磁，合然后用自整步法動(dòng)至接近于同步轉(zhuǎn)速，助電動(dòng)機(jī)將主機(jī)拖為輔助電動(dòng)機(jī)，先用輔）作機(jī)的電動(dòng)機(jī)（容量一般為主極數(shù)相同的異步通常選用與同步電動(dòng)機(jī)輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)%15%5. 137轉(zhuǎn)速。額定上升而同步上升，直至隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速速將至額定頻率，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，然后逐漸上調(diào)子起的頻率盡量調(diào)低，使轉(zhuǎn)通入勵(lì)磁且把定子電源組即在開始起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞而是由變頻電源供電，網(wǎng)，中，定子不是直接接電起動(dòng)的方法。起動(dòng)過程

14、矩磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，利用同步轉(zhuǎn)這是一種改變定子旋轉(zhuǎn)變頻起動(dòng). 238牽入同步?？梢杂米哉椒▽㈦姍C(jī)，就速，此時(shí)，再加入勵(lì)磁并不斷加速至接近同步轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的異步定子接通電源時(shí)，便能，當(dāng)稱為阻尼繞組），因此型繞組的起動(dòng)繞組（通籠上裝有類似于異步電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)多數(shù)在轉(zhuǎn)子異步起動(dòng). 339 2、起動(dòng)過程 起動(dòng)存在的問題：起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速是變化的，同步電動(dòng)機(jī)在同步轉(zhuǎn)速狀態(tài)下才有平均電磁轉(zhuǎn)矩 解決方法：采用異步起動(dòng)法，依靠轉(zhuǎn)子磁極的籠型繞組 起動(dòng)步驟：如圖 A.將勵(lì)磁繞組接入Rt B.定子接入交流電源 C.轉(zhuǎn)速上升到95%ns時(shí)將勵(lì)磁繞組換接到勵(lì)磁電源 注：起動(dòng)時(shí)勵(lì)磁繞組既不可開路也不可短路同步補(bǔ)償機(jī)（調(diào)相機(jī)

15、） 同步補(bǔ)償機(jī)，也稱同步調(diào)相機(jī)，是一臺(tái)不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)，專門用于發(fā)出（吸收）無功功率。一、兩種運(yùn)行方式一、兩種運(yùn)行方式IU1.過勵(lì)過勵(lì)： 領(lǐng)先于領(lǐng)先于 ，吸收容性無功功率，即發(fā)出感性，吸收容性無功功率，即發(fā)出感性無功功率。無功功率。UI2.欠勵(lì)欠勵(lì)： 落后于落后于 ，吸收感性無功功率，吸收感性無功功率。過勵(lì)、欠勵(lì)時(shí)過勵(lì)、欠勵(lì)時(shí)-空矢量圖（空矢量圖（按照電動(dòng)機(jī)慣例按照電動(dòng)機(jī)慣例 ） d軸 q軸0EIUSjIX過勵(lì)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)吸收容性無功欠勵(lì)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)吸收感性無功 d軸 q軸0EIUSjIX二、用途1受控補(bǔ)償 （1）當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，為了改善功率因素，同步補(bǔ)償機(jī)應(yīng)過勵(lì)運(yùn)行.（2）當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷很

16、輕時(shí)，高壓長(zhǎng)輸電線路將呈現(xiàn)較大的電容作用，使受端電網(wǎng)電壓升高，此時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)應(yīng)運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài)，吸收電網(wǎng)中多余的無功功率。2、中間補(bǔ)償 （1）0sin()E UPpuX（2）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)對(duì)穩(wěn)定有利，因?yàn)闀r(shí)對(duì)穩(wěn)定有利，因?yàn)?， 角減小，穩(wěn)定角減小，穩(wěn)定 提高提高X0E UX（3）當(dāng)保持原過載能力時(shí)，輸送的功率將增大。）當(dāng)保持原過載能力時(shí)，輸送的功率將增大。（4）中間加補(bǔ)償機(jī)相當(dāng)于線路的）中間加補(bǔ)償機(jī)相當(dāng)于線路的 減小，提高了穩(wěn)減小，提高了穩(wěn)定性或增加輸出。定性或增加輸出。X升壓變壓器升壓變壓器變變壓壓器器降壓變壓器降壓變壓器調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 因不帶機(jī)械負(fù)載，補(bǔ)償機(jī)轉(zhuǎn)軸可以比細(xì)因不帶機(jī)械負(fù)載

17、，補(bǔ)償機(jī)轉(zhuǎn)軸可以比細(xì).由于沒有穩(wěn)定問題，短路比由于沒有穩(wěn)定問題，短路比Kc 可較小，可較小，Xd大，大，使得氣隙較小，勵(lì)磁也較小，轉(zhuǎn)子用銅量少使得氣隙較小，勵(lì)磁也較小，轉(zhuǎn)子用銅量少. 額定容量對(duì)應(yīng)過勵(lì)而言額定容量對(duì)應(yīng)過勵(lì)而言. 也存在起動(dòng)問題，一般利用異步起動(dòng)，加起動(dòng)繞也存在起動(dòng)問題，一般利用異步起動(dòng)，加起動(dòng)繞組組。三、特點(diǎn) 水電站在枯水期間，水輪發(fā)電機(jī)可作調(diào)相運(yùn)行水電站在枯水期間，水輪發(fā)電機(jī)可作調(diào)相運(yùn)行 在同時(shí)有水輪機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)，豐水期間，在同時(shí)有水輪機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)，豐水期間，水輪發(fā)電機(jī)發(fā)有功功率，汽輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)運(yùn)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)有功功率，汽輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)運(yùn)行。行。四、說明4

18、6第二節(jié) 無換向器電動(dòng)機(jī)自控式同步電動(dòng)機(jī) 特點(diǎn)：頻率閉環(huán)控制的同步電動(dòng)機(jī)，若是永磁鐵勵(lì)磁，則稱為無刷直流電機(jī) 一、一、自控式同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式分類分類 1、交-直-交系統(tǒng)的自控式同步電動(dòng)機(jī) 構(gòu)成：主要由同步電動(dòng)機(jī)+可控整流器+逆變器+位置檢測(cè)器+控制線路等 工作原理：交流電源直流電交流電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)47 2、交-交系統(tǒng)的自控式同步電動(dòng)機(jī) 構(gòu)成：主要由同步電動(dòng)機(jī)+變頻器+位置檢測(cè)器+控制線路等 工作原理：50Hz交流電源其他頻率交流電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)48 二、工作原理 1、類比 自控式同步電動(dòng)機(jī)可看做是定、轉(zhuǎn)子位置互換的直流電動(dòng)機(jī) 理由：自控式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用直流勵(lì)磁；定子通過逆變器(變頻器)供電，轉(zhuǎn)軸上

19、的位置傳感器測(cè)定定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和位置，以控制電力電子開關(guān)元件的通斷保證定子脈沖步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)（即電樞磁動(dòng)勢(shì)）與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)（即勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)）同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 直流電動(dòng)機(jī)定子勵(lì)磁，而轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流是49 交流電流，而且轉(zhuǎn)速不同時(shí) 其交變的頻率不同，且兩者產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)始終垂直，如右圖 假想：將磁極裝在轉(zhuǎn)子上，電樞繞組和換向器裝在定子上，如下圖。直流電動(dòng)機(jī)工直流電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖作原理示意圖有最大電有最大電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩?zé)o電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o電磁轉(zhuǎn)矩有最大電有最大電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩反裝電動(dòng)機(jī)50 圖a中電磁轉(zhuǎn)矩為最大值，磁極沿反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 圖b中無電磁轉(zhuǎn)矩 但若電刷和磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)，那么電機(jī)將繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 故自控式同步電動(dòng)機(jī)可看

20、做是定、轉(zhuǎn)子位置互換的直流電動(dòng)機(jī)，只是用晶閘管與位置檢測(cè)器代替了換向器和電刷。 自控式同步電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)是以電子換向代替機(jī)械換向。磁極也可采用永磁磁極51 2 、 工 作 分析 選擇t=0， t=120， t=240， t=360時(shí)分析電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)52第三節(jié)第三節(jié) 其他同步電動(dòng)機(jī)其他同步電動(dòng)機(jī) 一、磁阻同步電動(dòng)機(jī) 1、結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子凸極式，無勵(lì)磁繞組，圓柱形，由鋼片和非磁材料鑲嵌而成，如圖53 2、工作原理 工作時(shí)氣隙磁場(chǎng)沿鋼片進(jìn)入轉(zhuǎn)子直軸磁路，故XdXq 3、特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本 低廉、運(yùn)行可靠211sin22esqdUTmXX磁阻同步電動(dòng)機(jī)磁阻同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)相量圖的電動(dòng)勢(shì)相量圖54 二、永磁同步電

21、動(dòng)機(jī) 采用永磁體勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī) 1、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)問題 結(jié)構(gòu)形式眾多，多采用埋藏式或內(nèi)藏式，不采用凸極式渦輪式渦輪式串并聯(lián)式串并聯(lián)式縱向式縱向式橫向式橫向式永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖55 2、磁路與參數(shù)問題 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式不同磁路組成部分各異永磁體為橫向結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁路示意圖永磁體為橫向結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁路示意圖56 磁通路徑：N極軟鐵極靴套環(huán)的磁性材料段氣隙定子鐵芯套環(huán)的磁性材料段軟鐵極靴S極 參數(shù)關(guān)系：在稀土永磁電機(jī)中，永磁體的導(dǎo)磁性能近似于空氣，故直軸Xd較小，在q軸磁路中主要為軟鐵極靴和套環(huán)的磁性材料段，Xq較大， XdXq 3、起動(dòng)問題 特點(diǎn)：永磁同步

22、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)總存在勵(lì)磁，永磁體磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同時(shí)運(yùn)行，但啟動(dòng)時(shí)非同步運(yùn)行571異步轉(zhuǎn)矩異步轉(zhuǎn)矩2發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩3磁阻轉(zhuǎn)矩磁阻轉(zhuǎn)矩4合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的種類：疊加原理 永磁體磁場(chǎng)作用于定子繞組，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流，頻率為(1-s)f1，為發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 兩軸磁阻不等，將在定子繞組中產(chǎn)生頻率為(1-2s)f1電動(dòng)勢(shì)和電流，為磁阻轉(zhuǎn)矩 籠型繞組提供的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一、概述：混合式步進(jìn)電機(jī)永磁式步進(jìn)電機(jī)反映式步進(jìn)電機(jī)分類：式有關(guān)轉(zhuǎn)向和脈沖的給出的方脈沖數(shù)角位移轉(zhuǎn)過一個(gè)角度一個(gè)脈沖信號(hào)角位移輸出將輸入的脈沖電信號(hào)功能：對(duì)應(yīng) 下面介紹反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二、基本結(jié)構(gòu)：

23、：片疊成由硅鋼，定子磁極極靴寬度相等轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子齒。齒寬與極上。兩磁每一相繞組繞在相對(duì)的即，相對(duì)的勵(lì)磁繞組為一相組，每個(gè)磁極上套有控制繞定子磁極數(shù)相數(shù)定子 262mm 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距）設(shè)表示、分別用：轉(zhuǎn)子齒數(shù)表示、分別用：定子磁極相數(shù)4321 4CBACBA 623mm 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距） 磁力線分布磁軛磁極、AA軸線重合。、轉(zhuǎn)子齒，即正對(duì)和轉(zhuǎn)子齒正對(duì)和轉(zhuǎn)子齒AA31A3A1運(yùn)行過程分析：. A相通直流脈沖信號(hào)，B、C相繞組不通電：如圖示： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距） 軸線重合。、轉(zhuǎn)子齒即

24、AA31運(yùn)行過程分析：. A相通直流脈沖信號(hào)，B、C相繞組不通電：說明：若二者軸線開始不重合，小的路徑磁力線力圖通過磁阻最、AA轉(zhuǎn)子將受到磁阻轉(zhuǎn)矩（即反應(yīng)轉(zhuǎn)矩）的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到軸線重合的位置。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距） 軸線重合。、轉(zhuǎn)子齒即AA31運(yùn)行過程分析：. A相通直流脈沖信號(hào)，B、C相繞組不通電：說明：反應(yīng)轉(zhuǎn)矩：又稱磁阻轉(zhuǎn)矩， 不同于電磁轉(zhuǎn)矩；反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用：一方面可帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，又可防止轉(zhuǎn)子自由轉(zhuǎn)運(yùn)。分析。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距） 軸線重合。、轉(zhuǎn)子齒即AA31運(yùn)行過程分析：. A相通直流脈沖信號(hào)，B、C相繞

25、組不通電：說明：圖中位置轉(zhuǎn)子只受到徑向力作用，反映轉(zhuǎn)矩為零。運(yùn)行過程分析：.A、C相繞組斷電，B相加脈沖信號(hào)，如圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距） 切換瞬間，磁力線以B相磁極軸線對(duì)稱分布，如圖。 32B 14B的距離要近過轉(zhuǎn)子齒和轉(zhuǎn)子齒的距離要近過轉(zhuǎn)子齒和轉(zhuǎn)子齒軸線不重合、此時(shí)通過磁力線力圖沿24BBB42B磁阻最小使軸線重合 因產(chǎn)生反應(yīng)轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30所以運(yùn)行過程分析：.B、A相繞組斷電，C相加脈沖信號(hào)，如圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距）切換瞬間，磁力線以C相磁極軸線對(duì)稱分布，如圖。C13C31CC、磁力線路徑：類似上述分析，可知

26、轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過30使軸線重合。運(yùn)行過程分析：. C、B相繞組斷電，A相加脈沖信號(hào)，如圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距）切換瞬間，磁力線以A相磁極軸線對(duì)稱分布，如圖。A24A42AA、磁力線路徑：類似上述分析，可知轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過30使軸線重合。運(yùn)行過程分析： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距）結(jié)論：（1）.ACBA 按順序輪流加電脈沖（2）若改變通電順序，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向改變。信號(hào)，則轉(zhuǎn)子齒按逆時(shí)針方向一步步地轉(zhuǎn)運(yùn)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三、工作原理： 利用反應(yīng)轉(zhuǎn)距（不同于電磁轉(zhuǎn)距）2、基本概念：一拍：控制繞組從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)，稱為一拍。即改變一次通電方式為一拍。步距角：每一拍轉(zhuǎn)過的角度。s三拍：經(jīng)過三次通電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換完成一次通電狀態(tài)的循環(huán)。轉(zhuǎn)過一個(gè)轉(zhuǎn)子齒對(duì)應(yīng)的空間角度。三相：定子有三相繞組。單：每次只有一相繞組通電。雙